Giải Sinh học 11 Cánh diều Bài 4: Quang hợp ở thực vật

Giải Sinh học 11 Cánh diều Bài 4: Quang hợp ở thực vật ngắn gọn, hay nhất bám sát nội dung Sách giáo khoa Sinh học 11 theo chương trình Sách mới. Bài soạn bao gồm 18 câu hỏi được trả lời chính xác, giúp học sinh hiểu kĩ hơn về bài học

Mở đầu trang 25 Sinh học 11: Quang hợp ở thực vật có vai trò gì đối với thực vật và với các sinh vật khác trên Trái Đất? Có phải quá trình quang hợp ở các cây trong hình 4.1 đều diễn ra theo cơ chế giống nhau?

Lời giải:

Quang hợp có vai trò đối với thực vật là: Quang hợp tạo ra các phân tử đường. Một phần hợp chất carbon tạo ra từ quá trình quang hợp được sử dụng để cung cấp năng lượng cho thực vật thông qua quá trình hô hấp tế bào, phần còn lại được sử dụng để tổng hợp các hợp chất hữu cơ tham gia kiến tạo đồng thời dự trữ năng lượng cho tế bào và cơ thể thực vật.

- Cơ chế của quá trình quang hợp ở các cây trong hình trên không giống nhau. Cụ thể: Pha sáng có diễn biến giống nhau ở tất cả các cây trên. Còn ở pha tối (pha đồng hóa CO2), lúa nước (a) thực hiện theo chu trình C3, mía (b) thực hiện theo chu trình C4 và thanh long (c) thực hiện theo chu trình CAM.

- Vai trò của quang hợp ở thực vật đối với các sinh vật khác trên Trái Đất: Quang hợp giải phóng O2 cung cấp dưỡng khí cho nhiều sinh vật trên Trái Đất, tạo ra chất hữu cơ cung cấp nguyên liệu và năng lượng cho các sinh vật khác.

I. Khái quát về quang hợp ở thực vật

Câu hỏi trang 29 Sinh học 11: Dựa vào phương trình tổng quát, hãy nêu bản chất của quá trình quang hợp ở thực vật

Lời giải:

Dựa vào phương trình tổng quát, quang hợp là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng để chuyển hóa CO2 và H2O thành hợp chất hữu cơ đồng thời giải phóng O2.

Luyện tập trang 26 Sinh học 11: Nên chiếu ánh sáng có bước sóng nào để tăng cường hiệu quả quang hợp ở thực vật?

Lời giải:

Để tăng cường hiệu quả của quá trình quang hợp ở thực vật, ta nên chiếu ánh sáng có bước sóng 400 – 500nm (vùng màu xanh tím) và 600 – 700nm (vùng màu đỏ), vì cả hai phân tử diệp lục a và diệp lục b đều chủ yếu hấp thụ ánh sáng vùng màu đỏ và màu xanh tím.

II. Qúa trình quang hợp ở thực vật

Câu hỏi trang 27 Sinh học 11: Cho biết nguyên liệu và sản phẩm của pha sáng.

Lời giải:

Nguyên liệu của pha sáng: H2O, NADP+, ADP, Pi, năng lượng ánh sáng.

- Sản phẩm của pha sáng: O2, ATP và NADPH.

Câu hỏi trang 27 Sinh học 11: Phân chia thực vật thành các nhóm C3, C4 và CAM dựa trên cơ sở khoa học nào?

Lời giải:

Phân chia thực vật thành các nhóm C3, C4 và CAM dựa trên cơ sở khoa học về những điểm khác nhau trong diễn biến pha tối của quá trình quang hợp:

- Nhóm thực vật C3 cố định CO2 bằng chu trình Calvin, có sản phẩm ổn định đầu tiên khi cố định CO2 là hợp chất có 3 carbon (3 – Phosphoglycerate).

- Nhóm thực vật C4 cố định CO2 bằng con đường C4 (hai giai đoạn đều diễn ra vào ban ngày trên 2 loại tế bào khác nhau), có sản phẩm ổn định đầu tiên khi cố định CO2 là hợp chất 4 carbon (oxaloacetate).

- Nhóm thực vật CAM cố định CO2 bằng con đường CAM (gồm hai giai đoạn giống con đường C4 nhưng diễn ra trên cùng một tế bào ở hai thời điểm khác nhau), được đặt tên theo họ thực vật mà cơ chế này lần đầu tiên được phát hiện ra là họ Crassulacean.

III. Vai trò của quang hợp ở thực vật

Câu hỏi trang 28 Sinh học 11: Giải thích vì sao quang hợp có vai trò quyết định đến năng suất cây trồng?

Lời giải:

Quá trình quang hợp giúp thực vật tổng hợp chất hữu cơ, cấu tạo nên các thành phần của cơ thể đồng thời dự trữ năng lượng.

Chất hữu cơ chiếm 90 – 95% tổng khối lượng vật chất khô của tế bào và cơ thể thực vật, như vậy, quang hợp có vai trò quyết định đến năng suất cây trồng.

IV. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quang hợp ở thực vật

Câu hỏi trang 29 Sinh học 11: Phân tích ảnh hưởng của ánh sáng tới hiệu quả quang hợp.

Lời giải:

Ảnh hưởng của ánh sáng tới hiệu quả quang hợp:

- Ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến quá trình quang hợp: Ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến phản ứng phân li nước và mức độ kích thích của các phân tử diệp lục, ảnh hưởng đến sự đóng mở của khí khổng nên gián tiếp làm ảnh hưởng đến hàm lượng CO2 trong tế bào.

- Cường độ ánh sáng, thành phần quang phổ và thời gian chiếu sáng đều ảnh hưởng đến quá trình quang hợp ở thực vật: Hiệu quả của quang hợp tăng khi tăng cường độ ánh sáng và đạt giá trị cực đại ở điểm bão hòa ánh sáng; vượt qua điểm bão hòa ánh sáng, cường độ quang hợp không tăng mà có thể bị giảm. Ánh sáng đỏ và xanh tím giúp tăng hiệu quả quang hợp. Thời gian chiếu sáng khoảng 10 – 12 giờ/ngày thường phù hợp với đa số thực vật.

Câu hỏi trang 30 Sinh học 11: Phân tích mối quan hệ giữa nồng độ CO2 và cường độ quang hợp. Điểm bù CO2 được xác định như thế nào?

Lời giải:

Mối quan hệ giữa nồng độ CO2 và cường độ quang hợp: Nồng độ CO2 thấp nhất mà cây quang hợp được là khoảng 0,008 – 0,01 %. Khi tăng nồng độ CO2 thì cường độ quang hợp cũng tăng tỉ lệ thuận, sau đó tăng chậm cho tới khi đến giá trị bão hòa (nồng độ CO2 khoảng 0,06 – 0,1 %).

- Điểm bù CO2 được xác định là nồng độ CO2 mà tại đó lượng CO2 sử dụng cho quá trình quang hợp tương đương với lượng CO2 tạo ra trong quá trình hô hấp.

Luyện tập trang 30 Sinh học 11: Quan sát hình 4.9, so sánh nhu cầu CO2 giữa thực vật C3 và C4.

Lời giải:

Nhu cầu CO2 của thực vật C3 và C4 khác nhau.

Điểm bù CO2 của thực vật C4 thấp hơn so với thực vật C3 (điểm bù CO2 của thực vật C4 là 0%; điểm bù CO2 của thực vật C3 là 0,05%).

Điểm bão hòa CO2 của thực vật C4 thấp hơn so với thực vật C3 (điểm bão hòa CO2 của thực vật C4 là 0,05 – 0,06%; điểm bão hòa CO2 của thực vật C3 là 0,08 – 0,1%).

Câu hỏi trang 31 Sinh học 11: Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình quang hợp.

Lời giải:

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình quang hợp: Khi các nhân tố môi trường khác ở điều kiện thuận lợi, cường độ quang hợp tăng khi tăng nhiệt độ. Khi vượt qua ngưỡng nhiệt tối ưu, cường độ quang hợp bắt đầu giảm. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình quang hợp của các nhóm thực vật là khác nhau.

Câu hỏi trang 31 Sinh học 11: Nêu các biện pháp kĩ thuật và công nghệ nâng cao năng suất cây trồng dựa trên cơ sở cải tạo điều kiện môi trường sống.

Lời giải:

Một số biện pháp kĩ thuật và công nghệ nâng cao năng suất cây trồng:

Cải tạo tiềm năng cây trồng: chọn giống kết hợp với biện pháp canh tác hợp lí.

Tăng diện tích lá: tưới nước và bón phân hợp lí để lá sinh trưởng tốt.

Sử dụng hiệu quả nguồn sáng

Tăng cường nguồn sáng

Luyện tập trang 31 Sinh học 11: Giải thích cơ sở khoa học của các biện pháp kĩ thuật và công nghệ nâng cao năng suất cây trồng liên quan đến quá trình quang hợp.

Lời giải:

Cơ sở khoa học của các biện pháp kĩ thuật và công nghệ nâng cao năng suất cây trồng liên quan đến quá trình quang hợp:

- Cải tạo tiềm năng của cây trồng: Chọn tạo giống có cường độ quang hợp cao nhằm tăng hiệu suất quang hợp, kết hợp với các biện pháp canh tác để sản phẩm quang hợp phân bố chủ yếu vào các bộ phận có giá trị kinh tế (hạt, củ, hoặc thân,…).

- Tăng diện tích lá: Lá là cơ quan quang hợp để tạo ra các chất hữu cơ tích lũy vào các cơ quan có giá trị kinh tế, diện tích lá lớn sẽ nâng cao hiệu suất quang hợp và tăng năng suất cây trồng.

- Sử dụng hiệu quả nguồn sáng: Chọn giống cây có thời gian sinh trưởng phù hợp với thời gian chiếu sáng và nhiệt độ ở các mùa khác nhau. Tăng diện tích tiếp xúc của lá cây với ánh sáng bằng cách bố trí hàng, luống phù hợp.

- Tăng cường nguồn sáng: Chiếu sáng bổ sung khi cần thiết và sử dụng nguồn sáng có bước sóng phù hợp với từng loại cây trồng sẽ làm tăng cường độ quang hợp.

V. Thực hành

Báo cáo thực hành trang 32 Sinh học 11: Học sinh trình bày (hình vẽ hoặc ảnh chụp) và giải thích các kết quả thu được. Tham khảo cách trình bày báo cáo theo mẫu bài 3.

Lời giải:

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

QUAN SÁT ĐƯỢC LỤC LẠP TRONG TẾ BÀO THỰC VẬT

- Tên thí nghiệm: Quan sát lục lạp trong tế bào thực vật.

- Nhóm thực hiện: …………………..

- Kết quả và thảo luận:

+ Ảnh chụp tế bào lục lạp dưới kính hiển vi:

Học sinh trình bày (hình vẽ hoặc ảnh chụp) và giải thích các kết quả thu được

+ Giải thích: Lục lạp là bào quan lớn, có màu xanh lục của tế bào thực vật nên có thể quan sát trực tiếp dưới kính hiển vi.

- Kết luận: Có thể quan sát lục lạp của tế bào thực vật trực tiếp dưới kính hiển vi.

Báo cáo thực hành trang 33 Sinh học 11: Học sinh trình bày các kết quả thu được trên từng loại lá và cho nhận xét về màu sắc của các dịch lọc và miếng giấy lọc thu được ở các mẫu thí nghiệm và mẫu đối chứng. Tham khảo cách trình bày báo cáo theo mẫu bài 3.

Lời giải:

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

NHẬN BIẾT, TÁCH CHIẾT CÁC SẮC TỐ TRONG LÁ CÂY

- Tên thí nghiệm: Nhận biết, tách chiết các sắc tố trong lá cây.

- Nhóm thực hiện: ………………

- Kết quả và thảo luận:

Học sinh tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn trong SGK để ghi nhận và giải thích kết quả thí nghiệm về màu sắc của các dịch lọc và miếng giấy lọc thu được ở các mẫu thí nghiệm và mẫu đối chứng.

Chú ý:

+ Các sắc tố hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ (cồn) và hòa tan kém trong nước. Điều này được thể hiện thông qua sự khác nhau về màu sắc của các dịch lọc ở các mẫu thí nghiệm và mẫu đối chứng (Ví dụ: dịch chiết từ lá cây khoai lang khi sử dụng dung môi hữu cơ có màu xanh lục, dịch chiết từ lá cây khoai lang khi sử dụng nước có màu xanh lục nhạt).

+ Mỗi loại lá cây có thể có thành phần các sắc tố khác nhau, dịch chiết sẽ có màu tương ứng với màu sắc của lá cây (Ví dụ: dịch chiết của lá cây khoai lang có màu xanh lục, dịch chiết của lá cây rau rền có màu đỏ tía vì lá cây khoai lang có hàm lượng diệp lục (có màu xanh lục) cao còn lá cây rau rền có chứa nhiều anthocyanin (có màu đỏ tía) cao).

- Kết luận:

+ Lá cây chứa nhiều loại sắc tố quang hợp khác nhau như chlorophyll, carotenoid,…

+ Các sắc tố hòa tan trong dung môi hữu cơ, do đó có thể dùng dung môi hữu cơ để tách sắc tố quang hợp.

Báo cáo thực hành trang 34 Sinh học 11: - Học sinh trình bày các kết quả thu được, nhận xét màu sắc của phiến lá bọc giấy màu và không bọc giấy màu (tham khảo kết quả hình 4.12c).

- Tham khảo cách trình bày báo cáo theo mẫu bài 3.

Lời giải:

Kết quả:

Màu sắc của lá bọc giấy màu và lá không bọc giấy màu khác nhau. Các phần lá không bị bọc giấy màu có màu xanh tím, phần lá bọc giấy màu không biến đổi màu.

Giải thích:

Mục đích của việc bọc giấy màu kín một phần ở cả hai mặt là không để cho phần lá cây này không tiếp xúc với ánh sáng.

Cho chiếc lá đã bỏ giấy màu vào cốc có cồn 90o, đun sôi cách thủy có tác dụng để tẩy hết chất diệp lục ra khỏi lá, giúp cho việc quan sát màu sắc lá khi cho vào dung dịch iodine được dễ dàng.

Tinh bột được tạo thành ở phần lá không bọc giấy màu:

Phần lá bọc giấy màu sẽ không thể nhận được ánh sáng → Phần lá này không thể tiến hành quá trình quang hợp để tạo ra tinh bột → Do không có tinh bột nên khi nhúng lá vào dung dịch iodine phần lá này không xuất hiện màu xanh tím đặc trưng.

Phần lá không bọc giấy màu sẽ vẫn nhận được ánh sáng → Phần lá này vẫn tiến hành quá trình quang hợp để tạo ra tinh bột → Do có tinh bột nên khi nhúng lá vào dung dịch iodine phần lá này sẽ xuất hiện màu xanh tím đặc trưng.

Kết luận:

Quá trình quang hợp ở thực vật tổng hợp carbohidrate dưới dạng tinh bột.

Báo cáo thực hành trang 35 Sinh học 11: Học sinh trình bày và giải thích các kết quả thu được. Tham khảo cách trình bày báo cáo theo mẫu bài 3.

Lời giải:

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

TÌM HIỂU SỰ THẢI OXYGEN TRONG QUÁ TRÌNH QUANG HỢP

- Tên thí nghiệm: Tìm hiểu sự thải oxygen trong quá trình quang hợp.

- Nhóm thực hiện: ……………………

- Kết quả và thảo luận:

+ Kết quả: Sau 5 giờ, quan sát thấy ống nghiệm khi để ngoài sáng có bọt khí thoát ra, khi đưa que tăm đang cháy vào miệng ống nghiệm thấy có hiện tượng que tăm bùng cháy mạnh hơn. Ở ống nghiệm để trong tối, không có bọt khí thoát ra; khi đưa que tăm đang cháy vào miệng ống nghiệm, que tăm bị tắt.

+ Giải thích:

Ở ống nghiệm để trong tối, do không nhận được ánh sáng nên cành rong trong ống nghiệm không tiến hành quá trình quang hợp, bằng chứng là không có bọt khí oxygen thoát ra dẫn đến khi đưa que tăm đang cháy vào thì que tăm bị tắt vì thiếu oxygen để duy trì sự cháy.

Ở ống nghiệm để ngoài sáng, do nhận được ánh sáng đầy đủ nên cành rong tiến hành quá trình quang hợp thải khí oxygen tạo thành bọt khí dẫn đến khi đưa que tăm đang cháy vào thì que tăm đang cháy sẽ bùng cháy mạnh hơn do oxygen là loại khí duy trì sự cháy.

- Kết luận: Cây giải phóng khí oxygen trong quá trình quang hợp.

Vận dụng trang 35 Sinh học 11: Ở những vùng có khí hậu nóng và khô nên trồng nhóm thực vật nào? Giải thích.

Lời giải:

Ở những vùng có khí hậu nóng và khô nên trồng nhóm thực vật C4 và CAM vì pha đồng hóa CO2 của hai nhóm thực vật này diễn ra theo 2 giai đoạn để khắc phục tình trạng không lấy được CO2 vào ban ngày do cường độ ánh sáng mạnh ức chế sự mở của khí khổng.

Vận dụng trang 35 Sinh học 11: Ý nghĩa của việc xác định điểm bù ánh sáng và điểm bão hòa ánh sáng đối với cây trồng.

Lời giải:

Ánh sáng là nhân tố ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến quá trình quang hợp ở cây trồng, từ đó, ảnh hưởng lớn đến năng suất của cây trồng → Việc xác định điểm bù ánh sáng và điểm bão hòa ánh sáng đối với cây trồng sẽ giúp con người có thể điều khiển được cường độ ánh sáng thuận lợi nhất cho quá trình quang hợp (đặc biệt có ý nghĩa trong kĩ thuật trồng cây trong nhà kính), từ đó, giúp nâng cao năng suất của cây trồng.